Непрерывный роуминг
Изобретение относится к беспроводным сетям. Заявлен способ обеспечения сетевой связи для беспроводного устройства через множество каналов связи протоколов беспроводной связи. Канал связи первого протокола из множества каналов связи протоколов беспроводной связи выбирается на основании некоторых предварительно определенных критериев. Первое сетевое соединение устанавливается через канал связи первого протокола. Канал связи второго протокола из множества каналов связи протоколов беспроводной связи выбирается на основании изменения в состоянии или условии канала связи первого протокола относительно предварительно определенных критериев. Второе сетевое соединение устанавливается через канал связи второго протокола, а первое сетевое соединение через канал связи первого протокола завершается. Техническим решение является возможность беспроводного устройства более эффективно осуществлять роуминг между различными протоколами связи без многократных завершений и многократных установлений сетевого соединения. 4 н. и 28 з.п. ф-лы, 13 ил.
Данная заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США № 60/442973, зарегистрированной 27 января 2003 г.
Область техники
Настоящее изобретение относится к беспроводным сетям и, более конкретно, к координации и управлению такими сетями.
Предшествующий уровень техники
Беспроводные устройства, такие как беспроводные телефоны и персональные цифровые ассистенты, все больше используются для соединения с сетью типа сети Интернет. Беспроводное устройство соединяется с Интернетом посредством установления канала связи с базовым модулем, который связан с Интернетом. Беспроводное устройство устанавливает канал связи с базовым модулем в соответствии с некоторым протоколом беспроводной связи, таким как множественный доступ с кодовым разделением (CDMA), стандарт беспроводной связи по Bluetooth или одна из спецификаций 802.11 Института инженеров по электронике и радиотехнике (IEEE). Как только беспроводный канал связи с базовым модулем установлен, беспроводное устройство может обмениваться информацией через Интернет, например, посылая и принимая пакеты в соответствии с соединением согласно протоколу управления передачей/межсетевому протоколу (протоколу TCP/IP).
Чтобы поддерживать установленное сетевое соединение (например, соединение по протоколу TCP/IP для Интернета), беспроводное устройство должно поддерживать непрерывную связь с базовым модулем в соответствии с протоколом беспроводной связи, который первоначально использовался для установления соединения. Если беспроводное устройство перемещается в зону обслуживания базового модуля, который работает в соответствии с другим протоколом, то сетевое соединение обычно прерывается, и устанавливается новое соединение с использованием другого протокола. Для повторного установления соединения в новой зоне обслуживания может потребоваться повторно инициализировать и повторно аутентифицировать беспроводное устройство в соответствии с другим протоколом, используемым в новой зоне обслуживания. Этот процесс передачи обслуживания, где существующее соединение прерывается прежде, чем может быть повторно установлено новое соединение, иногда упоминается как "жесткая передача обслуживания".
Например, фиг. 1 иллюстрирует процесс жесткой передачи обслуживания в системе 100 беспроводной связи, имеющей три протокола беспроводной связи CDMA, Bluetooth и 802.11, в пределах четырех различных зон обслуживания, в Зоне A, Зоне В, Зоне C и Зоне D. Каждая зона идентифицирована соответствующей окружностью, чтобы обозначить основную область географической зоны обслуживания, причем Зона D является самой большой окружностью, заключающей область, которая представляет зону обслуживания протокола CDMA для базовой станции. Когда беспроводному устройству 102, работающему в Зоне А с протоколом 802.11, требуется переместиться в Зону В с таким же протоколом 802.11, беспроводное устройство 102 должно проходить между Зоной А и Зоной В через Зону D, использующую протокол CDMA. В этом случае сетевое соединение, выполненное по протоколу 802.11 104 во время нахождения в Зоне А, должно быть завершено, приблизительно в местоположении 106, и должно быть установлено новое сетевое соединение по существу в то же самое время, в точке 108, по протоколу CDMA для беспроводной связи, в то время как устройство 102 перемещается в Зоне D. Как только беспроводное устройство 102 входит в Зону В, соединение протокола CDMA в точке 110 может быть завершено, и другое, новое сетевое соединение может быть установлено в Зоне В, в точке 112, по протоколу 802.11. Аналогичный процесс может потребоваться для беспроводного устройства 102, когда оно перемещается из Зоны А (с протоколом 802.11) в Зону C (с протоколом Bluetooth).
Вышеупомянутый процесс жесткой передачи обслуживания иллюстрируется на блок-схеме 200 на фиг. 2. Беспроводное устройство 102 подключается к ведущему узлу 202 через один из нескольких базовых модулей 204A, 204B, 204C, 204D, которые связаны с Интернетом. Поставщик 206A, 206B, 206C или 206D услуг, соответствующий соответственно выбранному базовому модулю 204A, 204B, 204C, 204D, подключает базовый модуль к Интернету. Хотя на фиг. 2 показаны четыре пары базовых модулей/поставщиков услуг, должно быть понятно, что для конкретного беспроводного устройства может быть доступно большее или меньшее количество базовых модулей и поставщиков услуг. Кроме того, два или больше базовых модуля могут соединяться с Интернетом через одного и того же поставщика услуг.
Таким образом, если беспроводное устройство 102 в текущий момент связано с ведущим узлом 202 через базовый модуль 204A протокола 802.11 через поставщика услуг 206A и ему необходимо или желательно соединиться с ведущим узлом 202 посредством другого протокола, например, через базовый модуль 204C протокола CDMA, то прежде, чем может быть установлено новое соединение, беспроводному устройству 102 потребуется завершить его соединение с базовым модулем 204A 802.11 и инициализировать и установить новое соединение с базовой станцией 204C протокола CDMA и поставщиком услуг 206C. Это добавляет задержку в осуществлении межпротокольной связи и делает такой роуминг более сложным. Соответственно для беспроводного устройства, которое соединяется с ведущим узлом через сеть при роуминге между зонами обслуживания различных протоколов, процесс перехода между протоколами посредством многократных завершений и многократных установлений сетевого соединения является громоздким и нежелательным.
Ввиду вышеизложенного, имеется потребность в конфигурации сетевых соединений, которая обеспечит возможность беспроводному устройству более эффективно осуществлять роуминг между различными протоколами связи без многократных завершений и многократных установлений сетевого соединения. Настоящее изобретение направлено на решение этой проблемы.
Сущность изобретения
Раскрытые варианты осуществления преодолевают вышеизложенные недостатки, обеспечивая сетевую связь для беспроводного устройства через множество доступных каналов связи протоколов беспроводной связи без многократных операций завершения и многократного установления сетевых соединений.
В одном аспекте канал связи первого протокола выбирается из множества каналов связи протоколов беспроводной связи на основании предварительно определенных критериев. Первое сетевое соединение устанавливается через канал связи первого протокола. Затем выбирается канал связи второго протокола из множества каналов связи протоколов беспроводной связи на основании изменения в состоянии или условии относительно предварительно определенных критериев. Второе сетевое соединение устанавливается через канал связи второго протокола. После того как второй канал связи установлен, первое сетевое соединение через канал связи первого протокола завершается. Этот процесс является прозрачным для пользователя сетевых соединений.
В другом аспекте описана система связи беспроводной сети, включающая в себя множество базовых модулей протоколов беспроводной связи, беспроводное устройство и центр управления. Базовые модули протоколов беспроводной связи адаптированы для обеспечения множества доступных каналов связи протоколов беспроводной связи. Беспроводное устройство связи обеспечивает пользовательский интерфейс для беспроводного подсоединения к сети через канал связи первого протокола беспроводной связи в множестве каналов связи протоколов. Беспроводное устройство также контролирует множество каналов связи протоколов беспроводной связи относительно доступности на основании предварительно определенных критериев, так что канал связи первого протокола беспроводной связи может быть заменен на канал связи другого протокола из доступных каналов связи протоколов, когда состояние или условие канала связи первого протокола беспроводной связи изменяется. Центр управления управляет отображением сетевых адресов, чтобы обеспечить плавный переход во время замены канала связи первого протокола беспроводной связи на канал связи другого протокола из доступных каналов связи протоколов.
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются из последующего описания примерных вариантов осуществления, которые иллюстрируют на примере принципы изобретения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - процесс жесткой передачи обслуживания в системе беспроводной связи, имеющей три протокола беспроводной связи в пределах четырех различных зон обслуживания;
фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая процесс жесткой передачи обслуживания, показанный на фиг. 1;
фиг. 3 - блок-схема системы связи беспроводной сети в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;
фиг. 4 - функциональная блок-схема примерной системы беспроводной связи;
фиг. 5 - функциональная блок-схема логики мобильных соединений беспроводного устройства в системе связи;
фиг. 6 - блок-схема, иллюстрирующая примерный процесс установления предпочтительного интерфейса или канала связи для соединения протокола TCP/IP;
фиг. 7 - блок-схема примерного процесса обработки пакета данных, передаваемого от беспроводного устройства;
фиг. 8 - блок-схема примерного процесса обработки пакета данных, принимаемого в беспроводном устройстве;
фиг. 9 - блок-схема примерного процесса обновления и поддержания таблиц в ЛНС центра управления;
фиг. 10 - блок-схема примерного процесса обработки пакета данных, принимаемого от беспроводного устройства и передаваемого в целевой ведущий узел;
фиг. 11 - блок-схема примерного процесса обработки пакета данных, принимаемого от целевого ведущего узла и передаваемого на беспроводное устройство;
фиг. 12 - блок-схема беспроводного устройства, которое работает в системе по фиг. 13;
фиг. 13 - блок-схема центра управления сети связи, который работает в системе фиг. 3.
Подробное описание
Термин "примерный" используется здесь для обозначения "служащий в качестве примера, образца или иллюстрации". Любой вариант осуществления, описанный здесь как "примерный", не обязательно должен рассматриваться как предпочтительный или выгодный по сравнению с другими вариантами осуществления.
С учетом вышеизложенных трудностей, связанных с обычным процессом перехода между протоколами, который включает в себя многократные завершения и многократные установления сетевого соединения, это раскрытие описывает примерные варианты осуществления для обеспечения устойчивого сетевого соединения, которое допускает плавный роуминг пользователя беспроводного устройства, который перемещается между зонами обслуживания различных протоколов, без многократных завершений и многократных установлений соединения. Этот тип передачи обслуживания между протоколами иногда упоминается как "мягкая передача обслуживания". Следовательно, с целью иллюстрации, а не с целью ограничения, примерные варианты осуществления изобретения описаны способом, совместимым с таким использованием, хотя изобретение этим не ограничено.
Фиг. 3 представляет блок-схему системы 300 связи беспроводной сети, выполненной в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. В системе 300 связи беспроводной сети беспроводное устройство 302 подключается к целевому ведущему узлу 310 через один из нескольких базовых модулей 304A, 304B, 304C, 304D, которые подключаются к Интернету через соответствующих поставщиков услуг 306A, 306B, 306C, 306D. Ссылку на базовый модуль 304 или на поставщика 306 услуг без буквенного индекса следует понимать как ссылку на все базовые модули или на всех поставщиков услуг. Система 300 также включает в себя логику мобильных соединений (ЛМС) 320, которая установлена в беспроводном устройстве 302 и которая выбирает протокол связи. Система 300 также включает в себя центр 308 управления, который включает в себя логику наземных соединений (ЛНС) 322.
ЛМС 320 в беспроводном устройстве 302 сконфигурирована для выбора одного протокола беспроводной связи в качестве "предпочтительного" интерфейса для текущей связи. Например, если беспроводное устройство находится в пределах данного географического региона, а доступные каналы связи содержат больше, чем один протокол, например канал связи 304A протокола 802.11 и канал связи 304C протокола CDMA, то ЛМС 320 определяет качество каждого канала связи и выбирает один в качестве предпочтительного интерфейса или канала связи с целевым ведущим узлом 310. Канал связи выбирается на основании предварительно определенных критериев. Предпочтительный интерфейс, как используется в настоящем описании, необязательно указывает лучший канал связи или некоторую другую меру качества канала связи на абсолютном основании, а скорее представляет выбранный доступный интерфейс в соответствии с вышеупомянутыми критериями. Критерии могут выбираться разработчиками системы в соответствии с системными приоритетами и характеристиками. Следовательно, предпочтительный интерфейс также может быть выбран на основании критериев, отличающихся от качества канала связи, типа максимальной скорости соединения, стоимости или приоритета канала связи по сравнению с другими. Специалисты в данной области техники легко могут устанавливать критерии для определения качества, скорости, стоимости и приоритета канала связи. Например, качество канала связи может быть основано на уровне сигнала связи на канале связи, в то время как стоимость может быть основана на стоимости за минуту соединения, требуемой поставщиком услуг. Эти критерии также можно использовать для генерирования списка доступных интерфейсов альтернативных протоколов, которые могут заменять предпочтительный интерфейс, когда обнаружено изменение в состоянии или условии предпочтительного интерфейса. Список доступных протоколов может включать в себя интерфейсы протоколов, упорядоченные по приоритетам, так что следующий по предпочтительности интерфейс протокола находится наверху списка. После замены новый выбранный интерфейс альтернативного протокола обозначается как предпочтительный интерфейс протокола. ЛМС 320 может непрерывно контролировать канал связи, чтобы автоматически узнавать об изменяющихся условиях.
Если имеется только один доступный канал связи протокола, ЛМС 320 выявляет доступный канал связи и конфигурирует беспроводное устройство 302 для осуществления связи с соответствующим базовым модулем доступного канала связи протокола в качестве предпочтительного интерфейса. ЛМС 320 также может включать в себя средство контроля "работоспособности сигнала", которое контролирует условия связи и определяет, который из доступных дополнительных каналов связи используется должным образом и остается "работоспособным". Специалистам в данной области техники должно быть очевидно, как ЛМС может выявлять доступные каналы связи и как может быть выполнен контроль "работоспособности сигнала" (или уровня сигнала).
В иллюстрируемом варианте осуществления беспроводное устройство 302 может выбрать, например, канал связи протокола 802.11 в качестве предпочтительного интерфейса и может осуществлять связь с базовым модулем 304A протокола 802.11, который подключается к соответствующему поставщику услуг 306A, используя протокол TCP/IP. Если ЛМС 320 позже определяет, что коммуникационное соединение посредством канала связи протокола CDMA может иметь лучшее измеряемое качество, чем канал связи протокола 802.11, то ЛМС 320 может выдать команду беспроводному устройству 302 заменить используемый канал связи так, чтобы беспроводное устройство 302 использовало протокол CDMA, осуществляя связь с базовой станцией 304C протокола CDMA. Изменение качества канала связи может вызывать ряд факторов, типа выхода беспроводного устройства 302 из зоны охвата базового модуля протокола 802.11 (или какого-нибудь используемого в этот момент базового модуля) или снижения уровня сигнала канала связи протокола 802.11 относительно уровня сигнала канала связи протокола CDMA.
В общем, связь посредством соединения протокола TCP/IP имеет проверку работоспособности в течение предварительно определенного интервала (обычно проверка отсутствия подтверждающего ответа занимает 5-7 секунд) прежде, чем соединение теряется и о потере сообщается операционному ядру базового модуля. Поэтому при переходе с канала связи протокола 802.11 на канал связи протокола CDMA ЛМС 320 инициирует и устанавливает канал связи протокола CDMA и затем прерывает канал связи протокола 802.11 в течение этого предварительно определенного интервала для подтверждающего ответа. Таким образом, передача связи является прозрачной для устройств связи в цепи от беспроводного устройства 302 к базовому модулю 304 через поставщика 306 услуг и центр 308 управления и к целевому ведущему узлу 310. Если переход может быть осуществлен в пределах предварительно определенного времени, ЛМС 320 сможет выполнить мягкую передачу обслуживания и обеспечить плавный роуминг для беспроводного устройства 302.
В иллюстрируемом варианте осуществления беспроводному устройству 302 присваивается IP-адрес "A", в то время как базовому модулю протокола 802.11 присваивается IP-адрес "B". Другим базовым модулям, типа базового модуля протокола Bluetooth, базовой станции протокола CDMA и спутника, присваиваются различные IP-адреса "C", "D" и "E" соответственно. Таким образом, если беспроводное устройство 302 подключается к ведущему узлу 310 через соединение протокола TCP/IP, может иметься унифицированный узел канала связи (например, центр управления), который отображает и преобразует IP-адрес А беспроводного устройства 302 к/от ведущего узла 310 через IP-адреса В, C, D или E. Конкретный IP-адрес, используемый для отображения и преобразования данных от/к беспроводному устройству 302 на/от ведущего узла 310, зависит от выбранного предпочтительного интерфейса. Поставщик 306 услуг и ЛНС 322 в центре 308 управления могут выполнять эти функции для отображения, преобразования и маршрутизации пакета данных на/от ведущего узла 310.
ЛНС 322 в центре 308 управления поддерживает таблицу преобразования сетевых адресов (ПСА) и таблицу отображения для отображения и маршрутизации пакетов данных, направляемых в IP-адрес А беспроводного устройства 302 или исходящих от него. Например, когда беспроводное устройство 302 осуществляет подключение к Интернету через канал связи протокола 802.11, центр 308 управления использует таблицу ПСА, чтобы привести в соответствие физический адрес, содержащийся в пакете данных (указывающий сетевую интерфейсную карту беспроводного устройства 302 как начальный адрес пакета), с IP-адресом А, присвоенным беспроводному устройству. Затем используется таблица отображения для маршрутизации пакета данных в/из IP-адреса А беспроводного устройства 302 через IP-адрес В базового модуля 802.11.
Когда ЛМС 320 решает перенести соединение на канал связи протокола CDMA, ЛМС 320 уведомляет о желательном изменении ЛНС 322, которая модифицирует таблицу отображения, чтобы связать IP-адрес А беспроводного устройства 302 с IP-адресом D базовой станции 304C протокола CDMA. Однако, чтобы обеспечить плавную передачу обслуживания (то есть "мягкую передачу обслуживания"), ЛМС 320 не может прервать канал связи протокола 802.11, пока не будет установлен и проверен канал связи протокола CDMA, для обеспечения надлежащей работы. Таким образом, могут иметься два или более беспроводных каналов связи, работающих одновременно.
Как только новый беспроводный канал связи установлен и проверен, ЛНС 322 изменяет маршрут данных для беспроводного устройства 302 через новый канал связи базового модуля. Поэтому, когда пакет данных, предназначенный для беспроводного устройства, достигает центра 308 управления от целевого ведущего узла 310, ЛНС 322 может определить, что адресатом пакета данных является IP-адрес А, извлекая целевой физический адрес из пакета данных и коррелируя адрес с соответствующим IP-адресом в таблице ПСА. Затем ЛНС 322 направляет пакет данных в беспроводное устройство (IP-адрес A) через базовую станцию протокола CDMA (IP-адрес D) на основании таблицы отображения, которая отображает IP-адрес А в IP-адрес D. Маршрутизация пакетов данных через базовые модули каналов связи различных беспроводных протоколов (с каждым модулем, имеющим отличающийся IP-адрес) предполагает, что базовые модули 304 были "зарегистрированы" как "доступные" с помощью ЛНС 322. Регистрация включает в себя введение IP-адреса подходящего канала связи в таблицу отображения центра управления и коррелирование IP-адреса с соответствующим каналом связи.
На фиг. 4 показана функциональная блок-схема примерной системы 400 беспроводной связи. Беспроводному устройству присваивается IP-адрес, как представлено в блоке 402. Этот IP-адрес предпочтительно является фиксированным IP-адресом, который присваивается беспроводному устройству и используется в таблице ПСА и таблице отображения, хранящейся в центре управления, для отображения и маршрутизации данных на/от беспроводного устройства. Затем исходный протокол отображается в присвоенный поставщиком услуг IP-адрес, как представлено в блоке 404, который используется для надлежащей маршрутизации пакетов данных на/от беспроводного устройства. В иллюстрируемом варианте осуществления пакеты данных могут быть направлены через поставщика беспроводных услуг 406 протокола CDMA или через базовый модуль 408 протокола 802.11. Они соответствуют мачте 304C базовой станции протокола CDMA и базовому модулю 304A протокола 802.11 наряду с их соответствующими поставщиками услуг 306C и 306A соответственно, описанными выше в связи с фиг. 3. Однако должно быть понято, что для маршрутизации пакетов могут использоваться другие беспроводные поставщики услуг типа поставщика услуг протокола Bluetooth или спутниковых услуг. Пакеты данных, обмениваемые между беспроводным устройством и ведущим узлом через центр 308 управления (фиг. 3), повторно отображаются в блоке 410, направляются через посредника в блоке 412 и передаются на целевой ведущий узел в блоке 414. Маршрутизация обычно выполняется узлом-посредником преобразования сетевых адресов (ПСА) или преобразования адресов портов (ПАП). Такая маршрутизация выполняется в соответствии с обычными стандартами связи протокола TCP/IP.
Должно быть понятно, что блоки 404-412 могут быть представлены "туннелем" 416, который представляет любую IP-сеть поставщиков услуг, которая может передавать пакеты данных по любой сети к центру управления и в конечном счете в сеть Интернет. То есть туннель 416 на фиг. 4 на иллюстрируемой блок-схеме показывает, что процесс переноса между различными протоколами беспроводной связи и беспроводным устройством 418 может быть сделан прозрачным для беспроводного устройства. Таким образом, беспроводное устройство 418 может осуществлять плавный роуминг через различные протоколы беспроводной связи для доступа к сети типа Интернета.
На фиг. 5 иллюстрируется функциональная блок-схема ЛМС 502 беспроводного устройства в системе 500 связи. ЛМС 502 включает в себя программы 504 пользовательского пространства, ядро 506, сетевой стек 508 и средство 510 контроля состояния системы. Средство 510 контроля состояния системы осуществляет контроль "работоспособности" различных каналов связи беспроводной сети. Процесс контроля может осуществлять контроль качества и приоритета доступных беспроводных каналов связи. Назначение приоритетов беспроводных каналов связи может быть выполнено одним из различных способов. В одном варианте осуществления "работоспособность" каждого беспроводного канала связи может последовательно определяться и сравниваться с предварительно определенными и упорядоченными по приоритетам уровнями "работоспособности" для других беспроводных каналов связи. В другом варианте осуществления одновременно может определяться и упорядочиваться по приоритетам "работоспособность" нескольких беспроводных каналов связи путем отнесения полученных уровней "работоспособности" к множеству буферов, представляющих различные уровни "работоспособности". Точный способ функционирования средства 510 контроля состояния системы зависит от системных требований, определяемых специалистами в данной области техники.
Сетевой стек 508 выполняет процессы сетевых протоколов так, чтобы данные могли направляться через подходящие каналы связи на основании результатов, полученных средством 510 контроля состояния системы. Ядро 506 выполняет управление процессом в интерфейсе между программами 504 пользовательского пространства и сетевым стеком 508.
Фиг. 6 представляет блок-схему процесса установления предпочтительного интерфейса или канала связи для соединения протокола TCP/IP. Процесс обычно содержит выполняемый компьютером процесс, который постоянно находится в ЛМС 320 беспроводного устройства 302. Процесс адресуется только к двум протоколам беспроводного канала связи; CDMA и 802.11. Однако должно быть понято, что в системе связи доступны другие протоколы, которые могут использоваться для обеспечения соединения протокола TCP/IP для беспроводного устройства.
В иллюстрируемом на фиг. 6 варианте осуществления доступными являются два канала связи: протоколов 802.11 и CDMA. Если качества каналов связи неизвестны (например, при инициализации качества каналов связи будут неизвестны), приоритет отдается контролю канала связи протокола 802.11, потому что стоимость канала связи протокола 802.11 в общем ниже, чем стоимость канала связи протокола CDMA. Следовательно, для примера предполагается, что ЛМС сначала проверяет пригодность канала связи протокола 802.11, если он доступен. Поэтому на фиг. 6 контролируется качество канала связи протокола 802.11, как обозначено в блоке 600.
Если качество канала связи протокола 802.11 больше, чем первое предварительно определенное значение качества (например, больше, чем значение качества +4), то в блоке 602 этот канал связи протокола 802.11 устанавливается как предпочтительный интерфейс. Если канал связи протокола 802.11 еще не зарегистрирован с помощью ЛНС 322, ЛМС 320 получает IP-адрес этого канала связи протокола 802.11 и регистрирует канал связи как предпочтительный интерфейс. Регистрация включает в себя введение IP-адреса подходящего канала связи в таблицу отображения центра управления и коррелирование IP-адреса с соответствующим каналом связи. В блоке 604 непрерывно проверяются "работоспособность" и состояние других каналов связи, типа канала связи протокола CDMA. Если данные CDMA доступны и канал связи не находится в "неактивном" режиме, в блоке 606 осуществляется переход вызова передачи данных протокола CDMA в неактивный режим, и процесс возвращается к блоку 600.
Соединение данных протокола CDMA переходит в "ждущий" или "неактивный" режим после определенного периода времени, в течение которого отсутствует передача пакетов данных. Переход в неактивный режим осуществляется для сохранения сетевых ресурсов, потому что в неактивном режиме ресурсы используются, только когда данные посылаются или принимаются. Это приносит выгоды как для беспроводных операторов, так и для пользователей. Во время нахождения в "неактивном" режиме соединение протокола двухточечной передачи (PPP) поддерживается без активного использования канала информационного обмена в сети, и канал информационного обмена может быть выделен для других пользователей в сети. Когда пользователь беспроводного устройства должен посылать или принимать пакет данных, канал информационного обмена автоматически повторно активируется, делая "неактивный" период прозрачным для пользователя. Следовательно, пользователи извлекают выгоду от меньшей загрузки эфирного времени, а операторы могут распределять ресурсы другим пользователям системы в промежутках между передачей информационных пакетов.
Если качество канала связи протокола 802.11 снижается до значения менее первого предварительно определенного значения качества, то в блоке 608 инициируется вызов передачи данных протокола CDMA. Для этого примера доступны только два канала связи протоколов 802.11 и CDMA. Поэтому если протокол 802.11 становится несоответствующим, то беспроводное устройство автоматически выбирает протокол CDMA. Могут рассматриваться другие каналы связи, если они доступны, в соответствии с системными приоритетами и действием ЛМС. В блоке 610 проверяется качество канала связи протокола CDMA. Если качество канала связи протокола CDMA больше, чем второе предварительно определенное значение качества (например, больше, чем качество +4), в блоке 612 проверяется канал связи протокола 802.11 с целью определения, имеет ли канал связи лучшую пропускную способность, чем канал связи протокола CDMA, даже если качество канала связи протокола 802.11 ниже, чем первое предварительно определенное значение качества (например, меньше, чем качество +4 канала связи). В некоторых вариантах осуществления первое предварительно определенное значение качества может быть равно второму предварительно определенному значению качества.
Если канал связи протокола 802.11 имеет лучшую пропускную способность, то канал связи протокола 802.11 устанавливается в блоке 602 как предпочтительный интерфейс, даже если он имеет более низкое значение качества, чем канал связи протокола CDMA. В противном случае, если определено, что канал связи протокола CDMA имеет лучшую пропускную способность, то в блоке 614 канал связи протокола CDMA устанавливается как предпочтительный интерфейс. Если канал связи протокола CDMA еще не зарегистрирован с помощью ЛНС 322, то ЛМС 320 получает IP-адрес канала связи протокола CDMA и регистрирует этот канал связи в качестве предпочтительного интерфейса связи.
Блок-схема, иллюстрирующая процесс обработки пакетов данных, передаваемых от беспроводного устройства, иллюстрируется на фиг. 7. Процесс первоначально выбирает предпочтительный интерфейс и определяет, является ли предпочтительный интерфейс доступным, как обозначено в блоке 700. Если предпочтительный интерфейс доступен (положительный результат в блоке 700), то в блоке 702 формируется пакет данных с присвоенным IP-адресом. Затем пакет передается в центр 308 управления через предпочтительный интерфейс. В противном случае, если предпочтительный интерфейс недоступен, то в блоке 704 генерируется сообщение об ошибке, посылаемое в базовый узел, которое указывает, что в настоящее время нет никакого доступного подходящего интерфейса.
Фиг. 8 представляет блок-схему процесса обработки пакета данных, принимаемого в беспроводном устройстве. Процесс начинается в блоке 800 с приема пакета данных. Затем в блоке 802 пакет данных декомпонуется и переводится на более низкий уровень в сетевом стеке для обработки ядром (базовым узлом).
Фиг. 9 представляет блок-схему процесса обновления и поддержания таблиц в ЛНС 322 центра 308 управления. В блоке 900 выявляются пакеты данных, принимаемые от ЛМС 320 беспроводного устройства 302. Затем в блоке 902 принятые пакеты данных считываются для определения IP-адреса исходного устройства пакета. Если IP-адрес беспроводного устройства присутствует в таблице ПСА (определенной в блоке 904), таблица в блоке 906 обновляется. Операция обновления может включать в себя указание в таблице, что беспроводное устройство является допустимым и действующим. В ином случае, если IP-адрес беспроводного устройства в таблице отсутствует, беспроводное устройство подтверждается в блоке 908 как допустимое и действующее надлежащим образом. Операция подтверждения допустимости может включать в себя различные вопросы реализации, например зарегистрирован ли пользователь как оплачивающий клиент. Операция подтверждения допустимости также может включать в себя регистрацию беспроводного устройства. Если допустимость беспроводного устройства может быть подтверждена (положительный результат в блоке 910), то в блоке 906 таблица обновляется. В противном случае, если допустимость беспроводного устройства не может быть подтверждена (отрицательный результат), то пакет данных в блоке 912 игнорируется.
Блок-схема, иллюстрирующая процесс обработки пакета данных, принимаемого от беспроводного устройства и передаваемого в целевой ведущий узел, показана на фиг. 10. Процесс может осуществляться в ЛНС 322 центра 308 управления.
Сначала пакет данных принимается в центре управления, в блоке 1000. В блоке 1002 пакет проверяется с целью определения, соответствует ли источник данных допустимому беспроводному устройству, указанному в таблице ПСА. Если соответствие найдено (положительный результат в блоке 1002), то пакет данных в блоке 1004 открывается и извлекается. Затем в блоке 1006 сетевой адрес преобразуется в соответствии с установленными правилами. В блоке 1008 пакет данных передается в целевой ведущий узел в соответствии с таблицей маршрутизации или отображения. Если соответствие не найдено (отрицательный результат в блоке 1002), то в блоке 1010 пакет отбрасывается.
Фиг. 11 представляет блок-схему процесса обработки пакета данных, принимаемого от целевого ведущего узла и передаваемого в беспроводное устройство. Процесс может осуществляться в ЛНС 322 центра 308 управления.
Пакет данных, предназначенный для преобразованного IP-адреса беспроводного устройства, принимается от целевого ведущего узла в блоке 1100. В блоке 1102 для установления удаленного целевого беспроводного устройства используется предварительно определенная таблица. Если беспроводное устройство определено как активное (положительный результат в блоке 1104), то в блоке 1106 формируется пакет данных, который и в блоке 1108 передается в беспроводное устройство. В противном случае, если беспроводное устройство больше не активно (отрицательный результат в блоке 1104), то в блоке 1110 процесс заканчивается, указывая ошибку в целевом устройстве.
Хотя операции и процедуры, выполняемые в ЛМС и ЛНС (описанные со ссылками на фиг. 6-11), представлены в конкретных последовательностях, операции/процедуры в принципе могут заменяться без отклонения от объема изобретения.
Способ, описанный в связи с раскрытыми вариантами осуществления, может быть воплощен непосредственно в аппаратном обеспечении, в программном модуле, выполняемом процессором, или в комбинации их обоих. Программный модуль может постоянно находиться в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ), флэш-памяти, постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), стираемом программируемом постоянном запоминающем устройстве (СППЗУ), электрически стираемом ППЗУ (ЭСППЗУ), регистрах, жестком диске, съемном диске, CD-ROM (неперезаписываемом компакт-диске) или любой другой форме носителя записи, известного в технике. Носитель записи подсоединен к процессору, так что процессор может считывать с носителя записи информацию и записывать на него информацию. В качестве альтернативы носитель записи может быть составной частью процессора. Процессор и носитель записи могут постоянно находиться в ИСПО (интегральная схема прикладной ориентации). ИСПО могут постоянно находиться в мобильной станции. В качестве альтернативы процессор и носитель записи могут постоянно находиться как дискретные компоненты в мобильной станции.
Фиг. 12 представляет блок-схему беспроводного устройства 1200 типа мобильной станции стандарта CDMA в соответствии с вариантом осуществления заявленного беспроводного устройства связи. Беспроводное устройство 1200 включает в себя антенну 1202, радиочастотный (РЧ) приемопередатчик 1204, цифровой процессор сигналов (ЦПС) 1206, процессор 1208 общего назначения, запоминающее устройство 1210 и пользовательский интерфейс 1212.
В соответствии с заявленными способом и устройством антенна 1202 принимает сигналы прямого канала связи от одного или более базовых модулей или станций. Сигналы соответствующим образом усиливаются, фильтруются и обрабатываются приемопередатчиком 1204. Затем выходной сигнал от приемопередатчика 1204 подается на ЦПС 1206. ЦПС 1206 декодирует принимаемые сигналы прямого канала связи. Кроме того, ЦПС 1206 обеспечивает индикацию относительного качества принимаемого прямого канала связи. Индикация относительного качества сохраняется в запоминающем устройстве 1210 удаленной станции. Процессор 1208 общего назначения подсоединен к ЦПС 1206 и к запоминающему устройству 1210. Процессор 1208 общего назначения считывает показания относительного качества из запоминающего устройства 1210 и определяет скорость, с которой каждый принимаемый прямой канал связи может поддерживать данные, и определяет, который прямой канал связи может поддерживать самую высокую скорость передачи данных. Как только процессор 1208 общего назначения выбрал прямой канал связи, который может поддерживать самую высокую скорость передачи данных, процессор 1208 общего назначения (ПОН) сообщает результат выбора на ЦПС 1206. ЦПС 1206 кодирует и модулирует информацию управления скоростью передачи данных вместе с любой информацией от пользовательского интерфейса 1212 для формирования выходного сигнала обратного канала связи, который подается в приемопередатчик 1204. Приемопередатчик обрабатывает выходной сигнал обратного канала связи и подает выходной сигнал обратного канала связи в антенну для передачи на каждую базовую станцию, способную принимать сигнал.
В одном варианте осуществления ПОН 1208 включает в себя ЛМС, адаптированный для обеспечения беспроводного подсоединения к сети через канал связи первого беспроводного протокола из множества каналов связи протоколов. ЛМС выполнена с возможностью контроля множества каналов связи протоколов беспроводной связи относительно доступности на основании предварительно определенных критериев, так что канал связи первого протокола беспроводной связи может быть заменен каналом связи другого протокола из доступных каналов связи протоколов, когда состояние канала связи первого протокола беспроводной связи изменяется.
Фиг. 13 представляет блок-схему центра управления сети связи, созданного в соответствии с одним вариантом осуществления центра управления. Центр 1300 управления сети связи включает в себя процессор 1302, сетевой интерфейс 1304, логику наземных соединений (ЛНС) 1306 и запоминающее устройство 1308. Сетевой интерфейс 1304 обеспечивает возможность центру 1300 управления связываться с помощью интерфейса с сетью 1310. Процессор 1302 управляет отображением и маршрутизацией пакетов данных между беспроводным устройством связи и целевым ведущим узлом, координируя обработку пакетов с помощью ЛНС 1306, которая отображает и маршрутизирует пакеты данных через каналы связи различных протоколов, используя таблицу ПСА и таблицу отображения, хранящиеся в запоминающем устройстве 1308. ЛНС 1306 распределяет сетевые адреса каналов связи протоколов беспроводной связи, чтобы заменить канал связи первого протокола беспроводной связи каналом связи другого протокола из доступных каналов связи протоколов, без прерывания связи между беспроводным устройством связи и целевым ведущим узлом.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что информация и сигналы могут быть представлены с использованием любой из ряда различных технологий и методов. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, биты, символы и кодовые элементы, которые могут упоминаться в приведенном выше описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой их комбинацией.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и процедуры, описанные в связи с раскрытыми вариантами осуществления, могут быть реализованы как электронное оборудование, программное обеспечение или комбинации и того и другого. Чтобы ясно проиллюстрировать эту взаимозаменяемость аппаратного обеспечения и программного обеспечения, различные иллюстративные компоненты, блоки, модули, схемы и этапы описаны выше в терминах их функциональных возможностей. Осуществлены ли такие функциональные возможности как аппаратное обеспечение или программное обеспечение, зависит от конкретного применения и конструктивных ограничений, накладываемых на всю систему. Специалисты в данной области техники могут реализовать описанные функциональные возможности различными способами для каждого конкретного применения, но такие решения реализации не должны интерпретироваться как вызывающие отклонение от объема настоящего изобретения.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с раскрытыми вариантами осуществления, могут быть реализованы или выполнены с процессором общего назначения, цифровым процессором сигналов (ЦПС), интегральной схемой прикладной ориентации (ИСПО), программируемой пользователем вентильной матрицей (ППВМ) или другим программируемым логическим устройством, дискретным логическим элементом или транзисторной логикой, дискретными компонентами аппаратного обеспечения или любой их комбинацией, предназначенной для выполнения описанных функций. Процессором общего назначения может быть микропроцессор, но в качестве альтернативы процессором может быть любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован как комбинация вычислительных устройств, например комбинация ЦПС и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или больше микропроцессоров вместе с ядром ЦПС или любая другая такая конфигурация.
Специалистам в данной области техники будут очевидны различные модификации представленных вариантов осуществления, и определенные выше универсальные принципы могут применяться к другим вариантам осуществления, не отступая при этом от объема или сущности изобретения. Например, хотя в иллюстрируемых вариантах осуществления описаны два канала связи протоколов беспроводной связи, одновременно связанные во время "мягкой передачи обслуживания", по некоторым причинам могут использоваться более двух соединений каналов связи, например, для увеличенной ширины полосы или скорости передачи данных. Таким образом, настоящее изобретение не предназначено для ограничения представленными вариантами осуществления, но должно соответствовать самому широкому объему в соответствии с раскрытыми принципами и новыми признаками.
1. Способ выбора канала связи сети беспроводных устройств с целевым ведущим узлом через один из множества доступных каналов связи протоколов беспроводной связи, причем способ содержит
выбор канала связи первого протокола из множества доступных каналов связи протоколов беспроводной связи на основании предварительно определенных критериев,
установление первого сетевого соединения через канал связи первого протокола,
обнаружение изменения в состоянии предварительно определенных критериев канала связи первого протокола,
выбор канала связи второго протокола из множества доступных каналов связи протоколов беспроводной связи на основании изменения в состоянии предварительно определенных критериев,
установление второго сетевого соединения через канал связи второго протокола и
завершение первого сетевого соединения через канал связи первого протокола так, что беспроводное устройство не теряет сетевую связь с целевым ведущим узлом.
2. Способ по п.1, в котором предварительно определенные критерии включают в себя значение качества канала связи.
3. Способ по п.1, в котором значение качества канала связи измеряется посредством уровня сигнала канала связи протокола.
4. Способ по п.1, в котором предварительно определенные критерии включают в себя плату за соединение, требуемую поставщиком услуг канала связи протокола.
5. Способ по п.1, в котором выбор канала связи первого протокола включает в себя установление связи с первым поставщиком услуг, адаптированным для обеспечения и поддержания канала связи первого протокола.
6. Способ по п.1, в котором выбор канала связи первого протокола включает в себя установление связи с первым базовым модулем, обеспечивающим сетевую связь, с использованием канала связи первого протокола.
7. Способ по п.6, в котором установление первого сетевого соединения включает в себя присвоение первого сетевого адреса первому базовому модулю.
8. Способ по п.7, в котором установление первого сетевого соединения включает в себя присвоение второго сетевого адреса беспроводному устройству.
9. Способ по п.8, в котором установление первого сетевого соединения включает в себя отображение второго сетевого адреса на первый сетевой адрес так, что данные могут маршрутизироваться на беспроводное устройство через первый базовый модуль.
10. Способ по п.1, в котором изменение в состоянии канала связи первого протокола относительно предварительно определенных критериев включает в себя ситуацию, когда уровень сигнала канала связи первого протокола падает ниже уровня сигнала канала связи второго протокола.
11. Способ по п.1, в котором выбор канала связи второго протокола и установление второго сетевого соединения выполняются в пределах предварительно определенного интервала времени, выделенного для проверки работоспособности, так что переход между первым сетевым соединением и вторым сетевым соединением является прозрачным для беспроводного устройства.
12. Способ по п.1, в котором выбор канала связи второго протокола включает в себя установление связи со вторым базовым модулем, обеспечивающим канал связи второго протокола.
13. Способ по п.12, в котором установление второго сетевого соединения включает в себя присвоение третьего сетевого адреса второму базовому модулю.
14. Способ по п.13, в котором установление второго сетевого соединения включает в себя присвоение второго сетевого адреса беспроводному устройству.
15. Способ по п.14, в котором установление второго сетевого соединения включает в себя отображение второго сетевого адреса на третий сетевой адрес так, что данные могут маршрутизироваться на беспроводное устройство через второй базовый модуль.
16. Способ по п.1, дополнительно содержащий
формирование таблицы отображения для отображения беспроводного устройства на канал связи первого протокола.
17. Способ по п.16, дополнительно содержащий
обновление таблицы отображения для отображения беспроводного устройства на канал связи второго протокола.
18. Способ по п.17, дополнительно содержащий
использование таблицы преобразования сетевых адресов (ПСА) для маршрутизации данных на/из беспроводного устройства от/к сетевому ведущему узлу.
19. Система связи беспроводной сети, содержащая
множество базовых модулей протоколов беспроводной связи, каждый из которых адаптирован для обеспечения канала связи протокола беспроводной связи к сетевому целевому ведущему узлу, беспроводное устройство связи, адаптированное для обеспечения беспроводного подсоединения к сети через канал связи первого протокола беспроводной связи из множества каналов связи протоколов и выполненное с возможностью контроля множества каналов связи протоколов беспроводной связи относительно доступности на основании предварительно определенных критериев, так что канал связи первого протокола беспроводной связи может быть заменен на канал связи другого протокола из доступных каналов связи протоколов, когда состояние канала связи первого протокола беспроводной связи изменяется, и
центр управления, обеспечивающий отображение сетевых адресов для замены канала связи первого протокола беспроводной связи на канал связи другого протокола из доступных каналов связи протоколов без прерывания связи между беспроводным устройством связи и целевым ведущим узлом.
20. Система связи беспроводной сети по п.19, дополнительно содержащая
множество поставщиков услуг, соответствующих множеству базовых модулей протоколов беспроводной связи, при этом поставщики услуг обеспечивают возможность беспроводного сетевого соединения с беспроводным устройством связи через базовые модули протоколов беспроводной связи.
21. Система связи беспроводной сети по п.19, в которой беспроводное устройство связи включает в себя средство контроля работоспособности для контроля работоспособности множества каналов связи протоколов беспроводной связи.
22. Система связи беспроводной сети по п.21, в которой беспроводное устройство связи включает в себя средство для генерирования списка упорядоченных по приоритетам каналов связи протоколов беспроводной связи для замены канала связи первого протокола беспроводной связи.
23. Система связи беспроводной сети по п.19, в которой доступные каналы связи протоколов включают в себя каналы связи протоколов беспроводной связи с уровнями сигнала выше предварительно определенного уровня.
24. Система связи беспроводной сети по п.19, дополнительно содержащая
таблицу отображения, конфигурированную для отображения каналов связи протоколов беспроводной связи на беспроводное устройство связи.
25. Система связи беспроводной сети по п.24, в которой центр управления содержит средство для маршрутизации пакетов данных в соответствии с таблицей отображения.
26. Система связи беспроводной сети по п.25, в которой упомянутое средство для маршрутизации пакетов данных маршрутизирует пакеты данных посредством формирования пакетов с сетевыми адресами, отображенными таблицей отображения.
27. Беспроводное устройство для обеспечения беспроводного соединения с сетью, причем беспроводное устройство содержит:
приемопередатчик, выполненный с возможностью приема сигналов прямого канала связи, которые были переданы от множества базовых модулей, обеспечивающих множество каналов связи протоколов, и для передачи сигналов обратного канала связи соответствующей мощности на множество базовых модулей,
цифровой процессор сигналов, конфигурированный для демодуляции и декодирования сигналов прямого канала связи и модуляции и кодирования сигналов обратного канала связи, и
логическое средство для обеспечения беспроводного соединения с сетью через канал связи первого протокола беспроводной связи из множества каналов связи протоколов и контроля множества каналов связи протоколов беспроводной связи относительно доступности на основании предварительно определенных критериев, так что канал связи первого протокола беспроводной связи мог быть заменен на канал связи второго протокола из доступных каналов связи протоколов, когда состояние канала связи первого протокола беспроводной связи изменяется.
28. Беспроводное устройство по п.27, в котором упомянутое логическое средство для обеспечения беспроводного соединения с сетью включает в себя
первое запоминающее устройство, конфигурированное для сохранения данных, содержащих параметры, относящиеся к каналу связи первого протокола беспроводной связи.
29. Беспроводное устройство по п.28, в котором упомянутое логическое средство для обеспечения беспроводного соединения с сетью включает в себя
второе запоминающее устройство, конфигурированное для сохранения данных, содержащих параметры, относящиеся к каналу связи второго протокола беспроводной связи, так что параметры, хранящиеся во втором запоминающем устройстве, передаются в первое запоминающее устройство, когда упомянутое логическое средство для обеспечения беспроводного соединения с сетью определяет, что канал связи второго протокола установлен и подтвержден как функционирующий надлежащим образом.
30. Центр управления сети связи для обеспечения беспроводного соединения с сетью для беспроводного устройства, содержащий
сетевой интерфейс, обеспечивающий возможность центру управления взаимодействовать с сетью,
логическое средство для обеспечения отображения и маршрутизации пакетов данных, передаваемых между беспроводным устройством и целевым ведущим узлом через множество каналов связи протоколов беспроводной связи с использованием таблиц данных, и распределения сетевых адресов множества каналов связи протоколов беспроводной связи так, что канал связи первого протокола беспроводной связи может быть заменен на канал связи второго протокола из доступных каналов связи протоколов без прерывания связи между беспроводным устройством и целевым ведущим узлом.
31. Центр управления сети связи по п.30, в котором таблицы данных включают в себя
таблицу ПСА для обеспечения возможности упомянутому логическому средству для обеспечения отображения и маршрутизации пакетов данных согласовать физический адрес, содержащийся в пакете данных, с первым сетевым адресом, присвоенным беспроводному устройству.
32. Центр управления сети связи по п.30, в котором таблицы данных включают в себя
таблицу отображения, конфигурированную для обеспечения возможности упомянутому логическому средству для обеспечения отображения и маршрутизации пакетов данных маршрутизировать пакет данных на или от первого сетевого адреса, присвоенного беспроводному устройству, через второй сетевой адрес, присвоенный базовому модулю, который обеспечивает беспроводный канал связи для выбранного канала связи второго протокола беспроводной связи.
